波片波形对焊接金属波纹管刚度的影响.pdf

2015年4月
润滑与密封
Apr.2015
第40卷第4期
L UBRICATION ENGINEERING
Vol. 40 No, 4
DOI:10.3969/j.isa.0254-0150.2015.04.009
波片波形对焊接金属波纹管刚度的影响
谭金马咏梅王庆
(1.四川大学制造科学与工程学院四川成都610002:四川日机密封件股份有限公司四川成都610045)
摘要:焊接金属波纹管是密封件中重要部件,波纹管刚度对密封件的密封性能有显著影响。以2种S型波形DN70
波纹管为研究对象,建立波纹管的单波有限元模型,确定适合的边界条件,分别研究波片波形直线段、圆狐段几何尺寸
对其刚度的影响,通过优化分析获得与设计公式偏差较小的波形尺寸。研究结果表明,波片波形尺寸对波纹管的刚度有
明显影响,内圆斜边波形的波片刚度比内圆直边波形的刚度大,直线段波形对刚度的影响比圆弧段波形大。
关键词:焊接金属波纹管;波形;刚度;密封件
中图分类号:TB42文献标志码:A文章编号:0254-0150(2015)4-040-5
Effects of Waveform on Welded Metal Bellows Stiffness
Tan Jin Ma Yongmei Wang Qing
(1. Manufacturing Science and Engineering of Sichuan University, Chengdu Sichuan 610000, China;
chuan sunn
ny Seal Co, Ltd, Chengdu Sichuan 610045, China)
Abstract: Welded metal bellows are the important parts of seal components, whose stiffness has a significant effect on
sealing performance. Taking two kinds of DN70 bellows with S-type waveform as the research objects, the finite element
model of single-wave bellows was set up, the suitable constraints were established, and the influences of the waveform ge
metrical sizes of the wave plate with line segments and circular arc segments on the stiffness were studied. The waveform
size which has a smaller deviation with the design formula was got by the optimization analysis. The results show that the
waveform size has obvious effect on the stiffness of bellows; The wave plate with inner circle bevel edge waveform has lar-
ger stiffness than that with inner circle straight edge waveform; The influence of straight segment waveform on the stiffness
is larger than the arc segment waveform
Keywords welded metal bellow; waveform; stiffness; seal component
焊接金属波纹管是由环状的金属波片交替焊接内影响,推导出了一个刚度计算公式。马克等人用
圆和外圆而成山,波片的厚度一般为0.1~0.3mm, ANSYS仿真计算出大尺寸S形焊接金属波纹管的刚
冲压成型。在机械密封的运转过程中,焊接金属波纹度。丁雪兴等利用 ANSYS有限元对波片应力进行
管不仅能补偿因端面磨损、轴向窜动及振动等原因产了分析计算,结果表明波纹管应力主要由轴向载荷引
生的轴向位移,而且还能借助其本身的弹力与密封介起,波片最大应力位于圆弧曲率半径最小处。刘岩和
质压力--起使密封端面产生一定的比压,从而达到密段玫°对蝶形金属波纹管轴向刚度做了研究,进行了
封的目的2。焊接金属波纹管一般用于高温或腐蚀性轴向刚度实验,将实验结果与有限元分析法和曲梁简
介质的石油化工设备中,具有位移量大、刚度线性度化模型推导出的刚度计算公式进行了对比,验证了有
好、使用寿命长、能采用多种材料制造等优点
限元法和曲梁简化公式的正确性。目前,国内学者所
焊接金属波纹管的设计中,刚度是其设计参数中常采用的刚度设计计算公式是:
最重要的一个指标。大量学者对焊接金属波纹管刚度
做了研究。安源胜等?考虑波形的深长比和压缩量的
々、TED_3D
式中:K为波纹管刚度,N/mm;E为材料弹性模量,
基金项目:四川省科技支撑计刘项目(2014cZ0128).
收稿日期:2014-11-25
MPa;Dn为波片中径,mm;t为波片厚度,m;n
作者简介:谭金(99-),男,硕土研究生,研究方向为波纹为波纹管波数;v为波纹管宽度,m;D.为波片外
管结构设计与优化.E-mal:tanjun0201@126.com
径,mm;D为波片内径,m。计算式中考虑了材料